多层高阻隔膜的理想加工方式居然是……

随着原材料和加工技术的发展,针对不同的产品应用和种类,需要采用不同的获得阻隔性能薄膜的生产方法,以满足不同产品的需要。新颖双泡管法挤出生产线采用定向拉伸系统,不仅降低薄膜厚度,而且也大幅度地改善薄膜阻隔性能。最终薄膜的透明度比标准的吹膜和流延膜更好。

在软包装世界里,新鲜食品包装领域(香肠、肉、奶酪、鱼、生面食等)的要求越来越高。这些包装产品的市场已获得了一个重要的年增长率。增长的原因是对各种包装材料及其应用的消费需求量增加了。

因此,阻隔膜成为软包装最重要的包装材料之一,用来保存易腐败食品以及延长其货架寿命。生产阻隔膜的宗旨是提供能符合市场和机器制造商规定的所有要求,包括保鲜度、食品外观、引人注目的包装等,同时,基于环保的诉求,最终成为替代PVC和PVDC的一个选择。

阻隔膜的应用范围涉及奶酪、肉、袋内制熟的包装、收缩袋、香肠肠衣等,以及起到关键作用的气调包装和真空贴体包装用的盖膜。总而言之,不同产品需要不同的阻隔性能。

一、不同产品需要不同的阻隔性能

不同类型的产品对透氧率和水蒸汽透过率有不同的要求,如表1所示。

表1:不同类型产品需要不同的透氧率和水蒸汽透过率

产品

氧气透过率[cm3/m2·d·bar]

水蒸汽透过率[g/m2·d]

肉/气调包装

2~20

10~50

水果,蔬菜,生菜

10000~200000

10~3000

新鲜肉气调包装

20~40

2~4

新鲜肉气调包装

1~3

2~4

新鲜规格奶酪

7~11

300~700

速溶咖啡

0.2~2

0.7~3

新鲜烘焙产品

30~4000

600~3000

表2:不同产品的要求

收缩袋(经过拉伸)40~110um

盖膜(经过拉伸)25~33um

阻隔收缩膜(经过拉伸)25~33um

透氧性能﹤小于20cm3/m2?d?Pa(5℃,相对湿度0%)。

封口牢固,容易打开,有点起卷,制袋时机器加工性能好。

满足热封要求,封合层与托盘材料的相容性,鼓形效果有些收缩,平整性好,可印刷性能(结构取决所印刷要求),层间粘结性强,断裂延伸率低,塑性记忆好。

具备对氧气、二氧化碳和水蒸汽的阻隔性,可以热封,收缩率好,超过50%,层间粘结性强,封口整体牢固,耐粗鲁装运,外观匀称美观,透明性适合目检。

不同产品需要不同的阻隔性能。新鲜肉和奶酪对透氧率和水蒸汽透过率都有严格要求,如水蒸汽透过率高会使某些奶酪熟化。

如表2所示,关于收缩袋,重要的是薄膜需要具备以下的透氧率要求:透氧性能小于20cm3/m2?d?Pa(5℃,相对湿度0%)。薄膜必须具备足够的封口强度以免丧失阻隔性能,而且必须容易开口。开口性对最终用户而言是非常重要的。同时,必须避免卷曲现象。从加工商观点出发,薄膜必须具备充分的刚性,以免在牵引时起皱折,同样重要的是,薄膜必须具备优良平整性和耐撕裂强度。

如果薄膜设计成盖膜,必须考虑薄膜的印刷性能以及层间粘结性,以免薄膜在打开盖膜时分层。对于重复开启的膜盖时,层间粘结性更为重要。

生产密封托盘的薄膜时,必须考虑与制造托盘的材质的相容性。这对采用薄膜密封托盘而言十分重要。鼓形效果使内包装食品看上去更吸引人。对于盖膜而言,重要的是用手指按压后能够凭借弹性而恢复原状。

对于阻隔性收缩膜,众所周知是在加热后以相同的收缩率收缩。双泡管工艺是生产高收缩率的阻隔膜的唯一方法。类似普通的或是无阻隔性的聚烯烃薄膜那样,可以用作包覆包装材料保护产品。在装运经过包装的产品时,薄膜能经受粗鲁的对待。优良的透明性允许消费者看见产品、生产商和包装商检查产品。盖膜和阻隔性薄膜也能用作气调包装,使红肉仅在气调包装条件下保鲜。

二、新趋势和新产品

随着原材料和加工技术的发展,针对不同的产品应用和种类,需要采用不同的获得阻隔性能薄膜的生产方法,以满足不同产品的需要。

首先,在设计多层薄膜的结构时,设计宗旨是在获得满意的薄膜阻隔性能的同时,尽可能降低薄膜厚度。其次,在考虑采用的生产工艺时,要根据薄膜对阻隔性能的要求选择。

经证明,双向拉伸能改善阻隔性能,但一定程度的拉伸会导致透气率降低。

双泡管技术是降低盖膜厚度非常有效的方法,薄膜厚度可以降到25um,甚至更薄。

定向拉伸不仅降低薄膜厚度,而且也大幅度地改善薄膜阻隔性能。定向拉伸也可以降低阻隔性物料的层厚,大幅度地节约原材料的成本,降低包装重量(降低废料)。最终薄膜的透明度比标准的吹膜和流延膜更好。

图1:新双泡管法生产示意图

新颖双泡管法挤出生产线采用定向拉伸系统,同时配置了特殊的在线退火装置,可降低残余收缩,低于7%,如图2所示。

图2:产品实例

表3:市场产品规格实例

型号

用于

基材宽度

um

kg/h

退火

S700 BA

收缩袋

200~700

25~110

达130

增加泡管退火

S900 BA

盖膜和收缩袋

400~900

25~110

达150

增加泡管退火

S1300 BA

盖膜和阻隔收缩膜

800~1300

20~35

达200

增加泡管退火

S2000 TA

**

盖膜和阻隔膜

1300~2000

20~35

达400

3000公吨/年

增加扩幅装置退火

S2200 RA

阻隔收缩膜

达2200

19~28

达300

增加退火辊

三、定向拉伸与非拉伸吹膜和流延膜比较

典型的吹胀、流延、水淬火技术的定向拉伸比例最大1:1,而双泡管拉伸比可以达到1:4。双泡管工艺通过定向拉伸薄膜,改变薄膜的分子结构,可以让薄膜具备显著的优点:

◆极佳的机械性能,例如,刚性、耐撕裂性、抗冲击性或刺穿性。

◆湿气和水蒸汽透过性。

◆优良的耐油、耐脂肪和耐溶剂性以及耐热和耐冷性能。

◆尺寸稳定性和耐刮擦性。

◆因为光亮的表面质量和高透明度,外观靓丽光泽。

◆极佳加工性能,印刷性能和封口性能。

◆同时拉伸改善机械性能,例如时序抗拉强度和模量。

◆定向拉伸改善阻隔性能,如果降低复合膜的厚度不影响阻隔性能,降低生产成本。

◆包括印刷层的同时定向拉伸的阻隔膜将替代复合印刷盖膜。

◆对于微波炉加热,定向拉伸膜将取代涂布薄膜。

◆通过定向拉伸和热处理提高高湿度条件下的阻气性能。

◆对比复合和涂布工艺,优点在于加工步骤少。

◆膜层分布控制较好。

◆有利降低最终产品的厚度而且节约原材料。

此外,定向拉伸对于EVOH、PA 和其他阻隔性原材料而言是个理想的加工技术。

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